女人自慰AV免费观看内涵网,日韩国产剧情在线观看网址,神马电影网特片网,最新一级电影欧美,在线观看亚洲欧美日韩,黄色视频在线播放免费观看,ABO涨奶期羡澄,第一导航fulione,美女主播操b

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

做嵌入式開發的2個設計思想

電子設計 ? 來源:電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2022-02-10 11:42 ? 次閱讀

筆者參考了市面上各種各樣的嵌入式書籍,如MCS-51、AVR、ARM等都有看過,但沒發現有哪本是介紹設計思想的,就算有也是鳳毛麟角。寫程序不難,但如何寫得好、寫得快,那是需要點經驗積累的。所以在下出來獻丑一下,總結了一些東西。就我個人的經驗而談,有2個設計思想是非常重要的。

一個是“時間片輪的設計思想”,這個對實際中解決多任務問題非常有用,通常可以用這個東西來判斷一個人是單片機學習者,還是一個單片機工程師。這個必須掌握。

第二個就是“分層屏蔽的設計思想”即分層思想。下面,用掃描鍵盤程序例子作為引子,引出今天說的東西。

分層思想

分層的思想并不是什么神秘的東西,事實上很多做項目的工程師本身自己也會在用。看了不少帖子都發現沒有提及這個東西,然而分層結構確是很有用的東西,參透后會有一種恍然大悟的感覺。如果說我不懂LCD怎么驅動,那好辦,看一下datasheet,參考一下別人的程序,很快就可以做出來。但是如果不懂程序設計的思想的話,會給你做項目的過程中帶來很多很多的困惑。

問題的提出:

單片機學習板一般為了簡單起見,將按鍵分配的很好,例如整個4*4的鍵盤矩陣分配到P1口上面,8條控制線,剛好。這樣的話程序也非常好寫。只需要簡單的KEY_DAT=P1;端口的數據就讀進來了。

誠然,現實中沒有這么好的事情。在實際的項目應用當中,單片機引腳的復用相當厲害,這跟那些所謂的單片機學習板就有很大的差別了。

另外一個原因,一般設計來說,是“軟件配合硬件”的設計流程,簡單點說就是,先確定好硬件原理圖,硬件布線,最后才是軟件的開發,因為硬件修改起來比較麻煩,相對來說軟件修改的時候比較好改。這個就是中國傳統的陰陽平衡哲學原理。硬件設計和軟件設計本來就是魚和熊掌的關系,兩者不可兼得。方便了硬件設計,很可能給寫軟件帶來很大的麻煩。

反過來說,方便了軟件設計,硬件設計也會相當的麻煩。如果硬件設計和軟件設計同時方便了,那只有兩種可能,一是這個設計方案非常簡單,二是設計師已經達到了一個非常高的境界。我們不考慮那么多情況,單純從常用的實際應用的角度來看問題。

硬件為了布線的方便,很多時候會可能將IO口分配到不同的端口上面,例如上面說的4*4鍵盤,8根線分別分配到P0 P1 P2 P3上面去了。那么,開發板的那些掃描鍵盤程序可以去見鬼了。怎么掃按鍵?我想起了我剛開始學習的時候,分成3段非常相似的程序,一個一個按鍵的掃描的經歷......

或許有人不甘心,“那些東西我花了很長時間學習的,也用的好好的,怎么能說一句不用就不用?”雖然有點殘忍,但是我還是想說“兄弟,接受現實吧,現實是殘酷的......”

不過,人區別于低等動物的差別,是人會創造,在碰到困難的時候會想辦法解決,于是我們開始了沉思......

最后,我們引入初中數學學的“映射”的概念來解決問題。基本思想就是,將不同端口的按鍵映射到相同端口上面。這樣,按鍵掃描程序就分成3個層次了:

1)最底層的是硬件層:完成端口掃描,20ms延時消抖,將端口的數據映射到一個KEY_DAT寄存器上面,KEY_DAT作為對上層驅動層的一個接口

2)中間的一層是驅動層:驅動層只對KEY_DAT寄存器的數值進行操作。簡單點說,我們無論底層的硬件是怎么接線的,在驅動層都不需要關心,只需要關心 KEY_DAT這個寄存器的數值是什么就可以了。這樣出來的間接效果就是“屏蔽了底層硬件的差異”,所以驅動層寫的程序就可以通用了。

驅動層的另外一個功能是為了上層提供消息接口。我們用了類似window程序的消息的概念。這里可以提供一些按鍵消息,例如:按下消息,松開消息,長按鍵消息,長按鍵的時候的步進消息,等等。

3)應用層:這里就是根據項目的不同分別寫按鍵功能程序,屬于最上層的程序。它使用的是驅動層提供的消息接口。在應用層寫程序的思想就是,我不管下層是怎么工作的,我只關心按鍵消息。有按鍵消息來的時候我就執行功能,沒有消息來的時候,我就什么也不做。

下面用一個簡單的常用的例子,說明我們這個設計思想的用法。

秒表調整時間的時候,要求按著某個按鍵不放,時間能連續的向上增加。這個東西很實用,實際的家電中用途很廣泛。

在看下面的東西之前,大家可以想一下,這東西難嗎?相信大家都會很響亮的回答,“不難!!”,然而我再問:“這東西麻煩嗎?”我相信很多人肯定會說“很麻煩!!”這不禁讓我想起開始學單片機的時候寫這種按鍵的那程序,亂七八糟的結構。如果不相信的話,可以自己用51寫一下哦,那樣就更加能體會本文說的分層結構的優越性。

項目要求:

兩個按鍵,分別分配在P10和P20,分別是“加”“減”按鍵,要求長按鍵的時候實現連續加和連續減的功能。

實戰:

假設按鍵上拉,沒有按鍵的時候高電平,有按鍵的時候低電平,另外,為了突出問題,這里沒有將延時消抖的程序寫上去,在實際項目中應該加上。C語言函數參數的傳遞多種多樣,這里作為例子,用了最簡單的全局變量來傳遞參數,當然你也可以用unsigned charReadPort(void)返回一個讀鍵結果,甚至還可以void ReadPort(unsigned char*pt)用一個指針變量傳遞地址而達到直接修改變量的目的。方法是多種多樣的,這個決定于每個人的程序風格。

1)開始寫硬件層程序,完成映射

100059934-116341-1.png

C語言應該很容易看懂吧?如果KEY_PLUS按下,P10口讀到低電平,則P1 &KEY_PLUS 的結果為0 (xxxx xxx0 & 0000 0001),滿足if 的條件,進入KeyDat |=0x01是將KeyDat 的bit0置一,也就是說,將KEY_PLUS映射到KeyDat的 bit0,KEY_MIN是同樣的道理映射到KeyDat的bit1。如果KeyDat的bit0為1,則說明KEY_PLUS按下,反則亦然。

不需要想的很神秘,映射就是這么一回事。如果還有其他按鍵的話,用同樣辦法,將他們全部映射到KeyDat上面。

2)驅動層程序編寫

如果將KeyDat想象成P1口,那么這個跟學習板那標準的掃描程序不就是一樣了嗎?對的,這個就是底層映射的目的了。

3)應用層程序編寫

根據消息,硬件層是必須分離出來,然而驅動層和應用層的要求就不那么嚴格了,事實上一些簡單的項目沒有必要將這兩層分離開來,根據實際應用靈活應對就可以了。其實,這樣寫程序是很方便移植的,根據板子的不同而適當的修改一下硬件層那個ReadPort函數就完成了,驅動層和應用層很多代碼可以不經過修改直接用,很能提高開發效率的。

當然,這個按鍵程序會存在一定的問題,特別是遇到常閉按鍵和點觸按鍵的混合使用的場合。這個留給大家自己去想了,反正問題總是能找到解決辦法的,盡管方法有好有壞。

時間片輪設計思想

先用一個小例子引出今天的主題,想象一下,一個基本的家電控制板,肯定或多或少的會包含:LED或者數碼管顯示、按鍵、繼電器或者可控硅的輸出這3部分。數碼管需要10ms到20ms的動態掃描,按鍵也需要20ms左右的延時消抖,有沒有意識到,其實這些時間是同時在進行的。

回想一下,咱們的教科書怎么教按鍵的延時消抖的?沒錯,死循環,絕對是原地踏步死循環,用指令來計時。這樣很自然的引發一個問題,單片機在原地踏步死循環的話,那么其它的工作怎么辦?如數碼管的動態掃描怎么辦?唯有等按鍵掃描之后再進行了,這樣出來的效果,數碼管肯定會閃爍的,掃描時間過長了,縮短按鍵消抖時間也不是解決辦法,想象如果咱們還有其它很多工作也是同時做的呢?解決辦法之一,就是今天的主題——分時掃描的思想!

當然不會是唯一的辦法,只不過俺一直在用,覺得這個是非常不錯的思想,可以解決很多實際問題。大膽妄言一下,分時掃描的思想也是單片機編程最核心的思想了,信不信就由你自己判斷了。

核心思想的實現:

其實是幾個步驟:

第一、用RTC中斷來計時,RTC的中斷時間短一點,我習慣是125us,為了解紅外遙控的碼,這個時間是需要的。RTC計時是相當準的,盡量利用。

第二、在RTC的中斷服務程序里面放3個(數量自定)記時器(說白了就是計數器),我的習慣是2ms 5ms 500ms這3個是作為基準時間,提供給整個系統來調用的,所以必須準確一點,實際用示波器調一下就OK了,不難。

第三、在主程序的循環里面放一個專門處理時間的子程序。(注:單片機是不會停的,永遠在不斷循環的跑,這個跟學校學的貌似有點不同,俺面試的時候被問過這個問題….) 將所有的時間處理都放在時間處理子程序里面做,這樣是非常方便的,一個單片機系統最起碼需要處理10~20個不同的時間,也需要10~20個計時器了,而且相當多要求同時不同步工作的,如果每個都單獨的話是相當的麻煩。

第四、“程序是跑著來等,而不是站著來等”,這話看來有點玄,一個跟俺一起進去公司的工程師討論的時候提到的這個問題,俺覺得這個也是分時系統的一個比較重要的思想,所以也這樣叫,下面有細說。

第五、下面用程序來說話,注釋盡量詳細,可以不用看代碼,直接看注釋就可以了。

(一)先中斷服務程序部分

每125us中斷一次;-------------------產生幾個基準時間---------------------------

(1)ref_2ms寄存器不斷的減1,每次中斷減1,一共減16次,所以這里經過的時間是 125us × 16 = 2ms,這個就是所謂的計時/計數器 了。這樣就可以靠一個系統的RTC中斷,來實現我們需要的很多個定時時間。

(2)置2ms計時結束標志,這個是提供給時間處理程序用的,這是一個計時器的框架,下面的5ms計時完全相同。

這程序還用了一個塊的框架,比較方便的,不過跟今天的主題無關,以后郁悶的時候再上來寫寫這個。上面的程序就是中斷服務程序里面的計時器,分別定時 2ms、5ms、500ms,計時完畢溢出是flag_time標志來記錄的,程序通過讀這個標志就可以知道定時的時間是否已經到了。

(二)下面看那個統一的時間服務子程序

上面用了按鍵20ms消抖的計時器作為例子,如果理解之后就可以發現,我們可以完全模仿那個計時器而在下面放很多很多的計時器,則每5ms進來一下,每個計時器都同時在計數了,誰先計算完畢就先關掉自己,置相應的標志給其它程序調用,而對其它計時器完全沒有影響!這樣,我們可以在這里放很多個計時器了,一般來說,十來二十個是沒有問題的,完全滿足一個單片機系統對多個時間的需求了。

單個計時器的結構很簡單,先判斷允許計時標志是否進入計時,然后一個專用的寄存器在加1或者減1,加/減相應的數值之后也就是相應的時間到了,關掉計時器,置相應需要用到的標志。

到這里差不多了,俺們需要的時間都可以出來了,這樣做是不是非常方便?咱們再來看看在這段時間里單片機在做了什么東西?只有中斷計時夠5ms或者500ms,那個溢出標志才有效,才能進入上面的計時程序,其它時間都是在做其它事情。而且進入上面的計時器的時候,可以看出,并不是在那里死循環,只是單純的加減一下寄存器就退出了,整個過程耗時極其短,看代碼不同吧,5us到20us左右吧,對主程序的執行沒有什么影響。

(三)下面看看具體怎么調用

最開始談過的按鍵的消抖時間處理問題,現在就用上面介紹的辦法來看具體怎么解決問題。按鍵的處理也是重要的基礎學問,不過不在本次的討論范圍,所以只是單單的討論怎么解決時間問題,而對于按鍵的一些問題,下次有機會繼續討論吧,hoho~~~

100059934-116344-4.png

大概是這樣的:判斷什么時候有按鍵,沒有的話跳出,有的話開始延時消抖的計時,第二次進來的時候直接由標志位控制過去判斷時間時候夠。

同樣是等待,這里就是最后一點所說的,咱這是跑著來等,不是站著來等。跟死循環定時比較,在沒有定時到20ms的這段時間里面單片機在做什么?死循環的話,肯定就是在原地等,什么都不做,而看看上面的程序,他只是判斷是否定時夠,具體的定時在統一的時間子程序里面做,判斷沒有到時間的話就跳出了,繼續跑其它的程序,直到當時間到了,單片機判斷出flag_delay,key_flow符合條件,開始進入按鍵處理程序了,在這個期間,單片機都在做其它事情,只是一個主循環跑回來判斷一次,所以單片機完全有空跑其它的程序,而沒有將時間都耗在消抖上面。

(四)看看我的主程序循環體

100059934-116345-5.png

這個就是我用的循環體了,所有功能都做成子程序形式了,需要就掛上去就可以了,比較方便,這樣一個總的循環體,單片機就是在不斷的執行這個循環體,如果整個程序都采用上面說的分時掃的思想的話,一周循環回來的時間是相當短的,其實是不是跟電腦的思想有點像呢?電腦再快也并不是同時處理多個任務,而且每次處理一個,然后非常快的速度來循環處理,讓我們感覺上他是在同時處理多個程序那樣,我想,我最終想表達的思想也就是這個而已。

不知道我對分時掃描這個概念是否理解錯了呢?在我看來,有這個思想支撐下,單片機的程序變得比較容易上手了,剩下的只是集中精力去用程序來實現我們的思想而已,當然,這里只是說一種可行的辦法而已,不是說只有這種辦法,如果大家有好的思想也分享一下哦,編寫程序是一門藝術,寫出來很容易,但是寫得好,寫得精巧,那就很難了。

審核編輯:何安

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 嵌入式
    +關注

    關注

    5141

    文章

    19542

    瀏覽量

    315178
收藏 人收藏

    評論

    相關推薦
    熱點推薦

    嵌入式開發入門指南:從零開始學習嵌入式

    特定功能的計算機系統,廣泛應用于智能家居、工業控制、醫療設備、車載系統等領域。 2. 學習嵌入式開發的前置知識熟悉C語言編程掌握基本的數據結構與算法了解數字電路與微控制器原理熟悉Linux操作系統
    發表于 05-15 09:29

    嵌入式開發:高門檻的系統性工程與 996 的行業困局

    嵌入式開發的門檻,往往被培訓機構和表象所掩蓋。許多人誤以為 “用 C 語言寫個跑在 ARM 上的程序” 就是嵌入式,實則連皮毛都未觸及。真正的嵌入式開發是硬件與軟件深度融合的系統性工程,需跨越三重壁壘
    的頭像 發表于 04-09 11:06 ?258次閱讀
    <b class='flag-5'>嵌入式開發</b>:高門檻的系統性工程與 996 的行業困局

    BlackBerry QNX推出通用嵌入式開發平臺

    BlackBerry有限公司(紐交所代碼:BB;多倫多證券交易所代碼:BB)旗下部門QNX今日宣布推出QNX 通用嵌入式開發平臺(General Embedded Development
    的頭像 發表于 03-11 16:04 ?544次閱讀

    AI來襲!嵌入式開發者該如何應對轉型?

    AI正在改變世界!從自動駕駛到智能家居,從工業自動化到語音助手,各行各業都在朝著智能化方向邁進。對于嵌入式開發者來說,AI的到來既是一次前所未有的挑戰,也是一充滿機遇的時代。過去,我們專注于硬件
    的頭像 發表于 03-04 14:41 ?683次閱讀
    AI來襲!<b class='flag-5'>嵌入式開發</b>者該如何應對轉型?

    代碼+案例+生態:武漢芯源半導體CW32嵌入式開發實戰正式出版

    尊敬的各位電子工程師、嵌入式開發愛好者們:大家好!今天,我們懷著無比激動與自豪的心情,向大家宣布一重大喜訊——武漢芯源半導體的單片機CW32正式出書啦!《基于ARMCortex-M0+的CW32
    的頭像 發表于 03-03 15:15 ?549次閱讀
    代碼+案例+生態:武漢芯源半導體CW32<b class='flag-5'>嵌入式開發</b>實戰正式出版

    如何成為嵌入式開發工程師?

    ,參加相關的研討會和培訓課程,閱讀專業書籍和論文。 9. 認證和網絡:- 考慮獲取相關認證,這可以增加你的市場競爭力。- 加入專業組織和在線社區,擴展你的人際網絡。 通過上述步驟的學習和實踐,你可以逐步成長為一名合格的嵌入式開發工程師。記住,實際動手項目和解決實際問題是
    發表于 02-19 10:39

    哪些專業適合學習嵌入式開發?

    哪些專業適合學習嵌入式開發? 在傳統行業不斷被取代的當下,對于大學生、從業者而言,選擇一熱門主流的職業方向,是未來發展的關鍵因素之一。 嵌入式作為當下高薪崗位之一,轉行、轉專業的人群已經占據求職
    發表于 01-03 13:44

    嵌入式開發必備-RK3562演示Linux常用系統查詢命令(上)觸覺智能出品

    實用干貨!嵌入式開發學習必備-RK3562演示Linux常用系統查詢命令(上)關注觸覺智能持續為大家帶來更多嵌入式開發內容
    的頭像 發表于 12-31 10:51 ?117次閱讀
    <b class='flag-5'>嵌入式開發</b>必備-RK3562演示Linux常用系統查詢命令(上)觸覺智能出品

    如何使用 RISC-V 進行嵌入式開發

    RISC-V是一種開源的指令集架構(ISA),它允許任何人設計、制造和銷售基于RISC-V的處理器,這為嵌入式開發提供了極大的靈活性和創新空間。以下是使用RISC-V進行嵌入式開發的基本步驟: 一
    的頭像 發表于 12-11 17:32 ?1702次閱讀

    基于Xilinx ZYNQ7000 FPGA嵌入式開發實戰指南

    電子發燒友網站提供《基于Xilinx ZYNQ7000 FPGA嵌入式開發實戰指南.pdf》資料免費下載
    發表于 12-10 15:31 ?34次下載

    一文了解嵌入式軟件開發的對象

    以前應用場景很單一,嵌入式開發可能談不上面向對象開發。但現在,嵌入式開發,沒有面向對象開發,你就有點落伍了。 本文結合個人經驗和周立
    的頭像 發表于 11-15 10:31 ?755次閱讀
    一文了解<b class='flag-5'>嵌入式</b>軟件<b class='flag-5'>開發</b>的對象

    零基礎嵌入式開發學習路線

    嵌入式開發”沒有接觸過的同學可能會不明覺厲,但是只要你了解了,感興趣并且有一正確的學習路線的話,零基礎也能入門。給大家介紹一簡單易懂的學習路線,讓你能夠從零開始學習嵌入式開發
    發表于 10-25 15:55

    嵌入式開發常見問題排查

    嵌入式開發問題排查很多人認為嵌入式開發很難,主要是因為在這個過程中常常會遇到各式各樣的問題。這些問題的復雜性和多樣性使得許多人感到困惑和無所適從。然而,如果將這些問題逐一拆解,實際上大部分都可以
    的頭像 發表于 09-22 08:04 ?717次閱讀
    <b class='flag-5'>嵌入式開發</b>常見問題排查

    聚焦嵌入式開發中的合規性工具、項目管理工具、版本迭代工具應用

    日前,龍智攜嵌入式開發及管理解決方案亮相2024上海國際嵌入式展(embedded world China 2024)。展會期間,我們對話了多位龍智資深DevSecOps顧問及技術支持專家
    的頭像 發表于 07-29 15:15 ?979次閱讀

    嵌入式開發前景怎么樣?

    嵌入式開發前景非常廣闊,這主要得益于物聯網、人工智能、大數據等技術的快速發展,以及嵌入式系統在各個領域的廣泛應用。以下是對嵌入式開發前景的詳細分析
    的頭像 發表于 07-10 09:00 ?4164次閱讀
    <b class='flag-5'>嵌入式開發</b>前景怎么樣?